无线传感器网络是21世纪备受关注的研究热点之一,已广泛应用于军事国防、医疗护理、城市管理、地震监测、设备监测、建筑物结构监测等明显带有一定实时性需求的领域。本课题来源于具有温度、湿度和光照度传感器节点的无线传感器网络系统,通过对无线传感器网络系统虚拟空间中的数据信息进行建模和分析,一方面不仅能够实时获知传感器节点采集到的传感数据和网络拓扑结构图,而且提前预知传感器节点监测环境的发展变化；另一方面,可以对传感器节点进行故障诊断,避免发生不可挽回的损失。本文根据无线传感器网络的特点和应用需求,对无线传感器网络系统的虚拟空间技术进行了全面的深入分析和研究,为实现系统具有可观测性、可预测性和故障诊断性,设计了一套针对无线传感器网络系统的虚拟空间技术研究方案。第一.系统可观测技术的研究和实现。通过对系统进行需求分析,该技术可以做到：赋予传感器节点采集到的传感数据现实空间中的意义,以曲线图的形式呈现给用户；将网络的拓扑结构图以树的形式实时动态地呈现给用户；提供传感器节点的能量曲线图给用户。这样可以方便用户对系统实时状态的掌控。第二.系统可预测技术的研究和实现。根据传感器节点采集的温度、湿度和光照度数据信息规律性较强,提出聚类——回归预测模型,通过对传感数据的预测,来反映监测环境的变化；根据传感器节点的能量值数据规律性不强,提出节点能量预测模型,对传感器节点电源的消耗进行了精确度比较高的预测。第三.系统故障诊断技术的研究和实现。针对本文研究系统的特性,主要对传感器节点电源模块的硬故障和传感器采集数据异常的软故障进行诊断研究。通过节点能量预测模型获知节点能量状态,在一定程度上可以诊断电源硬故障；对于异常数据软故障,本文提出节点软故障诊断模型,通过验证,模型能够对异常数据软故障做出及时地、准确度较高的诊断。